JP3297250B2 - 電解式オゾン発生装置 - Google Patents
電解式オゾン発生装置Info
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- JP3297250B2 JP3297250B2 JP14900695A JP14900695A JP3297250B2 JP 3297250 B2 JP3297250 B2 JP 3297250B2 JP 14900695 A JP14900695 A JP 14900695A JP 14900695 A JP14900695 A JP 14900695A JP 3297250 B2 JP3297250 B2 JP 3297250B2
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- Japan
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- anode
- electrolytic
- ozone
- ozone generator
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電解式オゾン発生装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体高分子電解質膜を使用した電
解式オゾン発生装置において、原料水はポンプ（Ｓ．Ｓ
tucki 等；Ｊ．Ｅlectrochem．Ｓoc．，132 ，(2) ，19
85）やエジェクタ（特開平３−１５８４８７) によって
強制的に電解セルに供給されていた。また、その循環原
料水を熱交換器によって冷却したり（Ｓ．Ｓtucki
等）、電解層全体を水没させることにより電解による発
熱を抑制していた。
解式オゾン発生装置において、原料水はポンプ（Ｓ．Ｓ
tucki 等；Ｊ．Ｅlectrochem．Ｓoc．，132 ，(2) ，19
85）やエジェクタ（特開平３−１５８４８７) によって
強制的に電解セルに供給されていた。また、その循環原
料水を熱交換器によって冷却したり（Ｓ．Ｓtucki
等）、電解層全体を水没させることにより電解による発
熱を抑制していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】オゾンは強酸化性であ
るので、そのオゾンに対して耐久性を有するポンプ、熱
交換機およびエジェクタ等の周辺機器は、接液部がステ
ンレスかフッ素系樹脂のものに限られる。更に、電解式
オゾン発生装置の長所である高濃度オゾンを長期間得よ
うとすると、電解セルの劣化や、オゾンの自己分解の促
進につながる原料水への不純物混入の危険性が少ないフ
ッ素系樹脂に限定される。これらの接液部がフッ素系樹
脂である機器は高価であり、また熱交換機においては熱
伝導率が低いため大型なものが必要となる。
るので、そのオゾンに対して耐久性を有するポンプ、熱
交換機およびエジェクタ等の周辺機器は、接液部がステ
ンレスかフッ素系樹脂のものに限られる。更に、電解式
オゾン発生装置の長所である高濃度オゾンを長期間得よ
うとすると、電解セルの劣化や、オゾンの自己分解の促
進につながる原料水への不純物混入の危険性が少ないフ
ッ素系樹脂に限定される。これらの接液部がフッ素系樹
脂である機器は高価であり、また熱交換機においては熱
伝導率が低いため大型なものが必要となる。
【０００４】また、オゾン発生量の増大にともない原料
水循環量が増大するため、ポンプ、熱交換機等の周辺機
器はさらに大型化するという問題点がある。本発明はこ
うした事情を考慮してなされたもので、原料水系および
冷却水系を独立させることにより簡便で信頼性が高く、
電解セルの大面積化に対応できる電解式オゾン発生装置
を提供することを目的とする。
水循環量が増大するため、ポンプ、熱交換機等の周辺機
器はさらに大型化するという問題点がある。本発明はこ
うした事情を考慮してなされたもので、原料水系および
冷却水系を独立させることにより簡便で信頼性が高く、
電解セルの大面積化に対応できる電解式オゾン発生装置
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、電解セルをオ
ゾン発生極が上面になるよう水平に配置し、その上部に
貯水機構を設けることにより、ポンプやエジェクタによ
る強制的な原料水供給を行う必要がない簡便かつ信頼性
の高い電解槽の構造を採用し、かつ複数の電解セルを同
一平面上に配することにより、オゾン発生量の増大に対
応するための電解セルの大型化を実現するものである。
各々電解セルは電気的に直列に接続することにより電源
部の小型化が可能である。
ゾン発生極が上面になるよう水平に配置し、その上部に
貯水機構を設けることにより、ポンプやエジェクタによ
る強制的な原料水供給を行う必要がない簡便かつ信頼性
の高い電解槽の構造を採用し、かつ複数の電解セルを同
一平面上に配することにより、オゾン発生量の増大に対
応するための電解セルの大型化を実現するものである。
各々電解セルは電気的に直列に接続することにより電源
部の小型化が可能である。
【０００６】貯水機構の原料水は、液面センサに連動し
た電磁弁の開閉によりイオン交換樹脂を介して水道水圧
によって給水するような機構が利用できる。
た電磁弁の開閉によりイオン交換樹脂を介して水道水圧
によって給水するような機構が利用できる。
【０００７】更に、本発明は、短時間のオゾン処理向け
オゾン発生装置に関して、発熱が蓄積しない時間内で処
理を完了させるように、セルの電流密度を設定した上
で、所定の時間でタイマー回路により自動的に電解電圧
を低下させる機能を備えたことを特徴とするものであ
る。また、連続運転向けの装置に関しては、陽極および
陰極電解槽に原料水とは独立した冷却水を循環させる水
通路を設けることにより、冷却系にオゾンが混入しない
ため、安価な循環ポンプを使用することを可能とし、上
記の問題点を解決した。
オゾン発生装置に関して、発熱が蓄積しない時間内で処
理を完了させるように、セルの電流密度を設定した上
で、所定の時間でタイマー回路により自動的に電解電圧
を低下させる機能を備えたことを特徴とするものであ
る。また、連続運転向けの装置に関しては、陽極および
陰極電解槽に原料水とは独立した冷却水を循環させる水
通路を設けることにより、冷却系にオゾンが混入しない
ため、安価な循環ポンプを使用することを可能とし、上
記の問題点を解決した。
【０００８】
【作用】本発明に係る電解式オゾン発生装置は、次のよ
うな利点を有する。 1)従来のポンプやエジェクタを使用した複雑かつ高価で
あった原料水系機構を貯水機構だけの簡便で信頼性の高
いものとなる。
うな利点を有する。 1)従来のポンプやエジェクタを使用した複雑かつ高価で
あった原料水系機構を貯水機構だけの簡便で信頼性の高
いものとなる。
【０００９】2)原料水の供給がオゾン発生極に均等であ
り、電流密度のばらつきが少ないため局所的な発熱によ
る固体高分子電解質膜の劣化や損傷が少ない。 3)原料水を循環させないため、周辺機器からのイオン成
分の混入が少ない。
り、電流密度のばらつきが少ないため局所的な発熱によ
る固体高分子電解質膜の劣化や損傷が少ない。 3)原料水を循環させないため、周辺機器からのイオン成
分の混入が少ない。
【００１０】4)基本サイズの電解セルを同一平面上に配
することで、セルや電解槽の剛性不足による接触不良等
の問題がなくセルの大面積化が可能となった。 5)原料水系と冷却水系を独立させることにより、水ポン
プ等の材質的制約がなくなり安価で、入手性がよい機種
の選定が可能となった。また、熱交換器は不要となっ
た。 6)タイマー回路により電解電圧を制御することにより、
装置の仕様によっては冷却機構が不要となった。
することで、セルや電解槽の剛性不足による接触不良等
の問題がなくセルの大面積化が可能となった。 5)原料水系と冷却水系を独立させることにより、水ポン
プ等の材質的制約がなくなり安価で、入手性がよい機種
の選定が可能となった。また、熱交換器は不要となっ
た。 6)タイマー回路により電解電圧を制御することにより、
装置の仕様によっては冷却機構が不要となった。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の各実施例を比較例とともに
図面を参照して説明する。 （比較例） 図１を参照する。図中の符号１は電解セルである。この
電解セル１は、固体高分子電解質膜２と、この電解質膜
２の上面に密着して配置されたオゾン発生極３と、前記
電解質膜２の下面に密着して配置された空気極（または
水素発生極）４と、前記空気極４に接続された陰極端子
５とを有している。前記電解セル１は、原料水給水及び
オゾン排気穴６ａを有した陽極電解槽６と陰極電解槽７
間にガスケット８ａ，８ｂ及び陰極給電板９を介して配
置されている。ここで、前記陽極電解槽５は陽極給電板
と一体構造となっている。前記陽極電解槽６の外周側に
は、外筒10が配置されている。この外筒10の内側に位置
する前記陽極電解槽６の外周部には、陽極端子11が設け
られている。前記外筒10と陰極電解槽７間にはＯリング
12が設けられている。前記陽極電解槽６及び外筒10上に
は、Ｏリング13を介して前記オゾン発生極３の上面が常
に純水又は脱イオン水に浸る貯水槽14が設けられてい
る。なお、図中の符号15は電源接続コネクタを示す。
図面を参照して説明する。 （比較例） 図１を参照する。図中の符号１は電解セルである。この
電解セル１は、固体高分子電解質膜２と、この電解質膜
２の上面に密着して配置されたオゾン発生極３と、前記
電解質膜２の下面に密着して配置された空気極（または
水素発生極）４と、前記空気極４に接続された陰極端子
５とを有している。前記電解セル１は、原料水給水及び
オゾン排気穴６ａを有した陽極電解槽６と陰極電解槽７
間にガスケット８ａ，８ｂ及び陰極給電板９を介して配
置されている。ここで、前記陽極電解槽５は陽極給電板
と一体構造となっている。前記陽極電解槽６の外周側に
は、外筒10が配置されている。この外筒10の内側に位置
する前記陽極電解槽６の外周部には、陽極端子11が設け
られている。前記外筒10と陰極電解槽７間にはＯリング
12が設けられている。前記陽極電解槽６及び外筒10上に
は、Ｏリング13を介して前記オゾン発生極３の上面が常
に純水又は脱イオン水に浸る貯水槽14が設けられてい
る。なお、図中の符号15は電源接続コネクタを示す。
【００１２】こうした構成の分解式オゾン発生装置を用
いて前記オゾン発生極３及び空気極４間に１．０Ａ／ｃ
ｍ2 の直流電流を通電し、０．０４ｇ／ｈ・ｃｍ2 のオ
ゾン発生を確認した。
いて前記オゾン発生極３及び空気極４間に１．０Ａ／ｃ
ｍ2 の直流電流を通電し、０．０４ｇ／ｈ・ｃｍ2 のオ
ゾン発生を確認した。
【００１３】（実施例１） 図２、図３及び図４を参照する。実施例１に係る分解式
オゾン発生装置は、比較例と同じサイズの電解セルを基
本ユニットとして、図３のように同一平面上に７個電気
的に並列に並べて組み立てた構成となっている。なお、
図２において、符号21は陽極給電板、符号22は陰極給電
板、符号23は陽極，陰極間を短絡させないような塩化ビ
ニル製ボルトを示す。また、図３中の符号31は基本電解
セル、符号32は７個スタック電解セル陽極給電板、符号
33は７個スタック電解セル陰極給電板、符号34は陽極，
陰極間を短絡させないような絶縁ボルトを示す。また、
図３では、ワッシャーに塩化ビニル製ワッシャを使用
し、ボルト首下は塩化ビニル管に通して陽極，陰極が接
触しない構造になっている。
オゾン発生装置は、比較例と同じサイズの電解セルを基
本ユニットとして、図３のように同一平面上に７個電気
的に並列に並べて組み立てた構成となっている。なお、
図２において、符号21は陽極給電板、符号22は陰極給電
板、符号23は陽極，陰極間を短絡させないような塩化ビ
ニル製ボルトを示す。また、図３中の符号31は基本電解
セル、符号32は７個スタック電解セル陽極給電板、符号
33は７個スタック電解セル陰極給電板、符号34は陽極，
陰極間を短絡させないような絶縁ボルトを示す。また、
図３では、ワッシャーに塩化ビニル製ワッシャを使用
し、ボルト首下は塩化ビニル管に通して陽極，陰極が接
触しない構造になっている。
【００１４】前記電解セル３１は、図２に示すような構
成になっている。なお、図２において、符号２１は陽極
給電板、符号２２は陰極給電板、符号２３は陽極，陰極
間を短絡させないような塩化ビニル製ボルトを示す。ま
た、図４は７個スタックを組み込んだ複極式の分解式オ
ゾン発生装置である。図中の符号３２，３３は各々前記
７個スタックセル陽極給電板、７個スタック電解セル陰
極給電板を示す。前記陽極給電板３２には陽極端子４４
が設けられ、前記陰極給電板３３には陰極端子４５が設
けられている。前記陽極給電板３２及び陰極給電板３３
の外側にはスペーサ４６が配置され、陰極給電板３３の
下部には、電解セル押え板４７が配置されている。前記
陽極給電板３２びスペーサ４６上には、ボルト４８によ
り貯水槽４９が固定して配置されている。前記陽極給電
板３２と貯水槽４９間にはＯリング５０が設けられてい
る。
成になっている。なお、図２において、符号２１は陽極
給電板、符号２２は陰極給電板、符号２３は陽極，陰極
間を短絡させないような塩化ビニル製ボルトを示す。ま
た、図４は７個スタックを組み込んだ複極式の分解式オ
ゾン発生装置である。図中の符号３２，３３は各々前記
７個スタックセル陽極給電板、７個スタック電解セル陰
極給電板を示す。前記陽極給電板３２には陽極端子４４
が設けられ、前記陰極給電板３３には陰極端子４５が設
けられている。前記陽極給電板３２及び陰極給電板３３
の外側にはスペーサ４６が配置され、陰極給電板３３の
下部には、電解セル押え板４７が配置されている。前記
陽極給電板３２びスペーサ４６上には、ボルト４８によ
り貯水槽４９が固定して配置されている。前記陽極給電
板３２と貯水槽４９間にはＯリング５０が設けられてい
る。
【００１５】こうした構成の分解式オゾン発生装置を用
いて１．０Ａ／ｃｍ2 の直流電流を通電し、電解セル１
個に流した電流の７倍の電流を流した時、の実施例１と
同じ濃度のオゾン発生を確認した。
いて１．０Ａ／ｃｍ2 の直流電流を通電し、電解セル１
個に流した電流の７倍の電流を流した時、の実施例１と
同じ濃度のオゾン発生を確認した。
【００１６】（実施例２） この実施例２は、図示しないが、比較例のオゾン発生器
にタイマー回路を使用した構成となっている。このよう
にタイマー回路を使用して３０秒間０．６Ａ／ｃｍ2 の
直流電流を通電し、原料水の溶存オゾン濃度を測定した
ところ０．２ｐｐｍであった。
にタイマー回路を使用した構成となっている。このよう
にタイマー回路を使用して３０秒間０．６Ａ／ｃｍ2 の
直流電流を通電し、原料水の溶存オゾン濃度を測定した
ところ０．２ｐｐｍであった。
【００１７】（実施例３）比較例 と同じ方法で作成した電極寸法の電解セルを図
５，図６及び図７に示す冷却水通路を配した電解槽に組
み込みんだ。ここで、図５は前記電解槽の全体図、図６
は図５の電解槽の一部を構成する陽極電解槽の説明図、
図７は図５の電解槽の一部を構成する陰極電解槽の説明
図である。
５，図６及び図７に示す冷却水通路を配した電解槽に組
み込みんだ。ここで、図５は前記電解槽の全体図、図６
は図５の電解槽の一部を構成する陽極電解槽の説明図、
図７は図５の電解槽の一部を構成する陰極電解槽の説明
図である。
【００１８】図５において、符号５１は陽極電解槽、符
号５２は陰極電解槽である。前記陽極電解槽５１には、
複数の陽極冷却水通路５３，これらの通路５３に連通す
る陽極冷却水マニホールド５４が設けられている。ま
た、前記陰極電解槽５２には、複数の陰極冷却水通路５
５，これら通路５５に連通する陰極冷却水マニホールド
５６が設けられている。また、前記陽極電解槽５１、陰
極電解槽５２には電解セル５７が設けられている。な
お、符号５８は原料水給水及びオゾン排気穴である。図
７において、符号７１は水素排気穴である。上記電解セ
ルをこうした構成の電解槽に組み込み、１．０Ａ／ｃｍ
２で電解したところ、０．０４ｇ／ｈ・ｃｍ２のオゾン
が発生した。
号５２は陰極電解槽である。前記陽極電解槽５１には、
複数の陽極冷却水通路５３，これらの通路５３に連通す
る陽極冷却水マニホールド５４が設けられている。ま
た、前記陰極電解槽５２には、複数の陰極冷却水通路５
５，これら通路５５に連通する陰極冷却水マニホールド
５６が設けられている。また、前記陽極電解槽５１、陰
極電解槽５２には電解セル５７が設けられている。な
お、符号５８は原料水給水及びオゾン排気穴である。図
７において、符号７１は水素排気穴である。上記電解セ
ルをこうした構成の電解槽に組み込み、１．０Ａ／ｃｍ
２で電解したところ、０．０４ｇ／ｈ・ｃｍ２のオゾン
が発生した。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、原
料水系および冷却水系を独立させることにより簡便で信
頼性が高く、電解セルの大面積化に対応できる電解式オ
ゾン発生装置を提供できる。
料水系および冷却水系を独立させることにより簡便で信
頼性が高く、電解セルの大面積化に対応できる電解式オ
ゾン発生装置を提供できる。
【図１】本発明の比較例に係る分解式オゾン発生装置の
説明図。
説明図。
【図２】本発明の実施例１に係る分解式オゾン発生装置
に係る基本分解セルの説明図。
に係る基本分解セルの説明図。
【図３】本発明の実施例１に係る分解式オゾン発生装置
の説明図。
の説明図。
【図４】本発明の実施例１に係る７個スタックを組み込
んだ複極式の分解式オゾン発生装置の説明図。
んだ複極式の分解式オゾン発生装置の説明図。
【図５】本発明の実施例３に係る電解槽の概念図。
【図６】図５の電解槽の一構成である陽極電解槽の説明
図で、図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の
側面図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面
図。
図で、図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の
側面図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面
図。
【図７】図５の電解槽の一構成である陰極電解槽の説明
図で、図７（Ａ）は平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の
側面図、図７（Ｃ）は図７（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面
図。
図で、図７（Ａ）は平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の
側面図、図７（Ｃ）は図７（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面
図。
１，31…電解セル、 ２…固体高分子電解質膜、３…オ
ゾン発生極、４…空気極、 ５…陰極端子、 ６…陽
極電解槽、７，52…陰極電解槽、8a，8b…ガスケット、
９，22，33…陰極給電板、10…外筒、11…陽極端子、
12，13…Ｏリング、 14…貯水槽、21，32
…陽極給電板、23，34，48…ボルト、 44…陽極端
子、45…陰極端子、 51…陽極電解槽、
53…陽極冷却水通路、54…陽極冷却水マニホールド、
55…陰極冷却水通路、56…陰極冷
却水マニホールド、 57…電解セ
ル。
ゾン発生極、４…空気極、 ５…陰極端子、 ６…陽
極電解槽、７，52…陰極電解槽、8a，8b…ガスケット、
９，22，33…陰極給電板、10…外筒、11…陽極端子、
12，13…Ｏリング、 14…貯水槽、21，32
…陽極給電板、23，34，48…ボルト、 44…陽極端
子、45…陰極端子、 51…陽極電解槽、
53…陽極冷却水通路、54…陽極冷却水マニホールド、
55…陰極冷却水通路、56…陰極冷
却水マニホールド、 57…電解セ
ル。
Claims (3)
- 【請求項１】 固体電解質膜の一方の主面に陽極として
のオゾン発生極を設けると共に、固体電解質膜の他方の
主面に陰極としての水素発生極または空気極を設けた電
解セルを前記オゾン発生極が上面となるように水平に配
置し、かつ前記電解セルのオゾン発生極の上面が常に電
解の原料である純水または脱イオン水に浸るように電解
セルの上部に貯水機構を有する電解式オゾン発生装置に
おいて、複数の電解セルを同一平面上に配することを特
徴とする電解式オゾン発生装置。 - 【請求項２】 一定時間の電解後、タイマー回路により
自動的に電解電圧を低下させる機能を有することを特徴
とする請求項１記載の電解式オゾン発生装置。 - 【請求項３】 陽極電解槽及び陰極電解槽と、この陽極
電解槽及び陰極電解槽に原料水とは独立した冷却水を循
環させる通路を設けたことを特徴とする請求項１記載の
電解式オゾン発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14900695A JP3297250B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 電解式オゾン発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14900695A JP3297250B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 電解式オゾン発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH093679A JPH093679A (ja) | 1997-01-07 |
| JP3297250B2 true JP3297250B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=15465613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14900695A Expired - Fee Related JP3297250B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | 電解式オゾン発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3297250B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011160446A1 (zh) * | 2010-06-22 | 2011-12-29 | Liu Xun | 一种水电解装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5130781B2 (ja) * | 2007-05-08 | 2013-01-30 | 三菱電機株式会社 | 過酸化水素製造装置並びにそれを用いた空調機、空気清浄機及び加湿器 |
| KR200459135Y1 (ko) * | 2010-05-03 | 2012-03-19 | 김일봉 | 포터블 수소풍부수 제조장치 |
-
1995
- 1995-06-15 JP JP14900695A patent/JP3297250B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011160446A1 (zh) * | 2010-06-22 | 2011-12-29 | Liu Xun | 一种水电解装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH093679A (ja) | 1997-01-07 |
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